4.5. Tính toán các kết cấu phụ của cầu trục
4.5.5. Tính toán kiểm tra bền mối ghép hàn
– Để đảm bảo yêu cầu công việc, cầu trục được thiết kế cần phải có khẩu độ là L = 16.5 (m). Với khẩu độ tương đối lớn như vậy, việc gia công chế tạo dầm cần liền nguyên khối nhằm đảm bảo khả năng chịu lực đồng đều tại mọi vị trí của dầm là điều không thể làm được. Vì vậy ta buộc phải lựa chọn phương án gia công dầm chính bằng cách ghép các tấm thép lại với nhau.
– Hiện nay trong ngành Cơ khí chế tạo máy có nhiều phương pháp liên kết các kết cấu thép lại với nhau, nhưng trong đó phương pháp hàn là ưu việt nhất và được sử dụng phổ biến nhất vì nó có rất nhiều ưu điểm: dễ dàng trong việc gia công chế tạo, giá thành rẻ hơn rất nhiều so với các phương pháp khác, có thể nối ghép hầu hết các chi tiết lại với nhau (chỉ trừ một số chi tiết có kích thước quá bé, chi tiết có bề mặt ghép quá phức tạp, chi tiết được làm bằng loại
vật liệu không thể hàn), khả năng chịu lực của mối ghép hàn gần như tương đương với khả năng chịu lực của vật liệu chế tạo chi tiết ghép …
– Ngoài ra, do dầm chính cầu trục có kích thước theo phương dọc cầu lớn hơn rất nhiều so với kích thước tối đa của các loại thép tấm. Vì vậy, trong quá trình gia công chế tạo dầm chính, ta phải tiến hành ghép các tấm thép lại với nhau thành 1 tấm có kích thước lớn bằng phương pháp hàn.
Như vậy mối ghép hàn cần phải được thực hiện tại một số vị trí sau đây:
+ Tại vị trí liên kết giữa tấm biên (biên trên, biên dưới) với tấm thành:
mối hàn được thực hiện là mối hàn góc (hàn 2 tấm thép vuông góc nhau), mối hàn góc được kiểm tra sức bền theo tác dụng của lực trượt T mà không cần tính đến tác dụng của tải trọng tập trung cục bộ P (khi Palăng điện di chuyển ở bản cánh dưới của dầm).
Hình: 4.13
+ Tại vị trí liên kết nối giữa các tấm thép với nhau : mối hàn được thực hiện là mối hàn giáp mối, chịu đồng thời lực cắt và mômen uốn.
Hình: 4.14
– Hàn bản ngăn vào trong lòng dầm chính: mối hàn được thực hiện là mối hàn góc, chủ yếu chịu lực kéo nén.
Hình: 4.15
Ở đây ta chỉ tiến hành tính toán mối hàn chịu tải lớn nhất:
+ Mối hàn góc nối giữa tấm thành và tấm biên trên (mối hàn II).
+ Mối hàn góc nối giữa tấm thành với tấm biên dưới (mối hàn III).
MỐI HÀN III
MỐI HÀN III MỐI HÀN III
MỐI HÀN II
MỐI HÀN I
Hình: 4.16
4.5.5.1. Kiểm tra bền mối hàn I: liên kết giữa 2 phần của tấm thành, nằm tại vị trí giữa dầm chính, chịu lực cắt và mômen uốn.
– Mối hàn được kiểm tra bền theo công thức sau:
Kh 2h gh Xh
gh
h R
l
* M 6 W
M ≤
=δ
=
σ (3.4)-[03]
hc h gh Xh
max gh
h R
l
* 2
Q 3 W
S
*
Q ≤
= δ
=
τ (3.5)-[03]
Trong đó :
+ Mgh = 35905.5 (kG.cm) : giá trị mômen uốn tại vị trí hàn.
+ Qgh = 3455 (kG) : giá trị lực cắt tại vị trí liên kết hàn, gây ra tác dụng kéo cho mối hàn.
+ δ=6(mm)=0.6(mm): bề dày tấm thành, cũng chính là chiều cao của tiết diện mối hàn.
+ lh =680(mm)=68(cm): chiều dài đường hàn.
+ Rhk: cường độ chịu kéo của mối hàn, tra bảng (3.2)-[03] với việc sử dụng que hàn có chất lượng cao, ta có :
= 2
hk
cm 2100 kG
R .
+
= 2
ch
cm 1300 kG
R : cường độ chịu cắt của mối hàn.
=
≤
=
= σ
⇒ h 2 hk 2
cm 2100 kG R
65 . 68 77
* 6 . 0
5 . 35905
* 6
=
≤
=
= τ
⇒ max hc 2
h cm
1300 kG R
02 . 68 127
* 6 . 0
* 2
3455
* 3
Vậy mối hàn thỏa điều kiện bền.
4.5.5.2. Kiểm tra bền mối hàn II: (liên kết giữa tấm thành và tấm biên treân).
Tương tự, mối hàn được kiểm tra bền theo công thức sau :
[ ],
2h
h *l
M 6 l
*
Q ≤ τ
+δ
=δ
τ (7.21)-[01]
Trong đó :
+ M = 35905.5 (kG.cm) : giá trị mômen uốn tại vị trí hàn.
+ Q = 3455 (kG) : giá trị lực cắt tại vị trí liên kết hàn, gây ra tác dụng kéo cho mối hàn.
+ δ=7(mm)=0.7(cm): bề dày tấm thành, cũng chính là chiều cao của tiết diện mối hàn.
+ lh =16640(mm)=1664(cm): chiều dài đường hàn.
+ [ ] [ ]
=
= σ
=
τ, k 2
cm 1365 kG 2100
* 65 . 0 65
.
0 : ứng suất tiếp cho phép của
mối hàn. Tra bảng (7.1)-[01], hàn hồ quang tự động dưới lớp thuốc hàn.
[ ]
= τ
≤
= +
= τ
⇒ 2 2 , 2
cm 1365 kG cm
985 kG . 1664 2
* 7 . 0
5 . 35905
* 6 1664
* 7 . 0
3455 Vậy mối hàn đủ bền.
4.5.5.3. Kiểm tra bền mối hàn III: (liên kết giữa tấm thành và tấm biên treân).
Tương tự, mối hàn được kiểm tra bền theo công thức sau :
[ ],
2h
h *l
M 3 l
* 2
Q ≤ τ
+δ
= δ
τ (7.22)-[01]
Trong đó :
+ M = 35905.5 (kG.cm) : giá trị mômen uốn tại vị trí hàn.
+ Q = 3455 (kG) : giá trị lực cắt tại vị trí liên kết hàn, gây ra tác dụng kéo cho mối hàn.
+ δ=5(mm)=0.5(cm): bề dày tấm thành, cũng chính là chiều cao của tiết diện mối hàn.
+ lh =16330(mm)=1633(cm): chiều dài đường hàn.
+ [ ] [ ]
=
= σ
=
τ, k 2
cm 1365 kG 2100
* 65 . 0 65
.
0 : ứng suất tiếp cho phép của
mối hàn. Tra bảng (7.1)-[01], hàn hồ quang tự động dưới lớp thuốc hàn.
[ ]
= τ
≤
= +
= τ
⇒ 2 2 , 2
cm 1365 kG cm
312 kG . 1633 4
* 5 . 0
5 . 35905
* 6 1633
* 5 . 0
3455 Vậy mối hàn đủ bền.